KR102021583B1 - 물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립은 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 센서 스트립부; 상기 센서 스트립부의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부; 및 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 제어부;를 포함하며, 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 각각의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖는 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 구성된 물체 접근 감지 장치가 개시된다.

Description

물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립 {Sensing apparatus for approach of object and Sensor strip for the same}
본 발명은 물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립에 관한 것으로서, 상세하게는 정전용량값의 변화에 기초하여 물체의 접근을 감지하되, 감지 면적을 넓히기 위해 복수의 전극 스트립을 평행하게 배치하면서 물체 감지 구간의 일 지점에서 2 이상의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖도록 함으로써 데드 포인트로 인한 감지 오류를 방지하고, 각각의 전극 스트립의 전계가 상호 중첩되어 감지 거리가 증가될 수 있도록 하는 물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립에 관한 것이다.
일반적으로 물체 접근을 감지 장치는 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 접촉식은 장애물과 같은 물체의 접촉으로 인해 발생하는 전기적 부하의 변화나 공압의 변화를 감지하여 물체의 접근 여부를 판단하는 방식이고, 비접촉식은 정전용량의 변화, 자기장 또는 전장(Electric Field)의 변화 등을 이용하여 장애물의 접근 여부를 판단하는 방식이다.
종래의 일예에 따른 정전용량 방식 장애물 감지장치는 도 1의 개략 구성도에 예시된 바와 같이, 정전용량을 감지하는 정전용량 감지모듈(12), 정전용량 감지모듈(12)에서 출력된 신호를 이용하여 물체의 접근여부를 판단하는 제어모듈(18), 정전용량 감지모듈(12)의 출력신호를 제어모듈(18)로 전달하는 전송라인(20)을 포함한다.
정전용량 감지모듈(12)은 예를 들어, 차량의 도어나 윈도우의 주변부를 따라 설치되는 센서 스트립(14)과 센서 스트립(14)의 단부에 결합되어 센서 스트립(14)의 정전용량을 감지하는 정전용량 감지회로(16)를 포함한다.
센서 스트립(14)은 예를 들어, 유연성이 좋은 고무재질의 절연체 내부에 얇은 띠 형태의 전도체(예, 금속재)가 삽입된 것으로서, 상기 전도체가 커패시터(capacitor)의 전극역할을 하기 때문에 근처에 접근 물체가 있는 경우의 정전용량과 없는 경우의 정전용량이 서로 다르게 나타난다. 센서 스트립(14)은 차량의 도어나 윈도우 주위 또는 슬라이딩 게이트, 엘리베이터 도어, 전동차 선로와 승강장 스크린도어 사이의 연단 등 다양한 대상체에 설치될 수 있다. 또한 예시된 센서 스트립(14)은 직선형태로 도시되어 있으나 필요에 따라 곡선형으로 굽혀서 설치되거나 바닥에 설치될 수도 있다.
제어모듈(18)은 예를 들어, 정전용량 감지회로(16)의 출력신호가 입력되면 미리 설정되어 있는 기준값과 비교하여 허용범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 역할을 한다. 이때 허용범위를 벗어난 것으로 판단되면 예를 들어, 차량의 도어나 윈도우를 자동으로 온/오프시키는 개폐모듈(30)로 제어신호를 전송하여 도어의 동작을 중단시키거나 반대방향으로 동작시킨다.
정전용량 감지회로(16)에는 예를 들어, 센서 스트립(14)과 연결된 RF 발진기가 구비되며, RF 발진기의 발진 주파수는 회로 제작시에 결정되므로, 장애물이 없는 정상적인 상태에서는 정전용량 감지회로(16)의 출력신호는 일정한 주파수를 가진다.
사람의 손이나 신체의 일부가 문이나 도어에 근접하는 경우, 센서 스트립(14)의 정전용량이 변화하게 되고, 센서 스트립(14)에 연결된 RF 발진기의 발진 주파수가 달라진다. 이렇게 RF 발진기의 발진 주파수가 달라짐에 따라, 정전용량 감지회로(16)의 출력신호가 허용 주파수범위를 벗어나면 제어모듈(18)은 장애물과 같은 물체의 접근이 있는 것으로 판단한다.
그런데 이러한 종래의 물체 접근 감지 장치는 물체나 장치 중 어느 하나가 이동하는 경우, 이동속도에 대비하여 물체를 감지하는 거리가 상대적으로 짧으므로 물체나 장치의 이동속도가 빠른 경우 물체가 장치와 상호 충돌할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 물체 접근 감지 장치는 물체가 접근하여도 이를 감지하지 못하는 지점(이하 '데드 포인트')이 센서 스트립에 주기적으로 나타나는 문제점이 있었다.
종래기술의 일예로서, 대한민국 등록특허 제10-0947559호 (2010.03.08 등록)에서는, 적어도 두 개의 RF 발진기를 사용하여 다수의 주파수를 일정주기에 따라 교번하여 발진하도록 하여 서로 다른 주파수의 조절에 따라 데드 포인트가 겹치지 않도록 하여 데드 포인트로 인한 감지불능 문제를 해결하는 구성을 제안한 바 있다.
그러나 두 개 이상의 RF 발진기를 사용하는 경우, 회로 구성이 복잡하고 고장의 확률이 높아지는 문제점이 있으며, 여러 개의 발진기를 사용하는 것만으로는 감지 거리를 증가하는 효과를 기대할 수 없다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0627922호 (2006.09.18 등록) 대한민국 등록특허 제10-0947559호 (2010.03.08 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 정전용량값의 변화에 기초하여 물체의 접근을 감지하되, 감지 면적을 넓히기 위해 복수의 전극 스트립을 평행하게 배치하면서 물체 감지 구간의 일 지점에서 2 이상의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖도록 함으로써 데드 포인트로 인한 감지 오류를 방지하고, 각각의 전극 스트립의 전계가 상호 중첩되어 감지 거리가 증가될 수 있도록 하는 물체 접근 감지 장치 및 이를 위한 센서 스트립을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립은 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 센서 스트립부; 상기 센서 스트립부의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부; 및 상기 센싱부에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 제어부;를 포함하며, 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 각각의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖는 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 구성된 물체 접근 감지 장치가 개시된다.
바람직하게, 상기 전극 스트립은 3 이상이 구비되며, 각각의 전극 스트립은 하나의 전원 인가 지점으로부터 순차적으로 분기되어 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전극 스트립은 3 이상이 구비되며, 각각의 전극 스트립은 하나의 전원 인가 지점으로부터 적어도 2 이상의 전극 스트립이 동시에 분기되되, 상기 전원 인가 지점으로부터 상기 물체 감지 구간의 시작 지점까지의 전극 스트립의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전극 스트립 상호 간의 길이 차이는 하기의 수학식 1에 기초하여 얻어지는 최대 길이 차이보다 작은 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112017120411304-pat00001
(dmax : 최대 길이 차이[m], c: 빛의 속도[m/s], f: 센서 스트립부에 인가되는 전원 입력 주파수[Hz])
바람직하게, 상기 센서 스트립부는, 상기 2 이상의 전극 스트립이 배치되어 형성된 제1 전극 스트립과, 상기 제1 전극 스트립과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격을 유지하도록 배치되며 상기 2 이상의 제1 전극 스트립을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치되는 제2 전극 스트립을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 전극 스트립은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 센싱부는, 상기 센서 스트립부에 연결되며, 상기 센서 스트립부의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 정전용량값의 변화 감지는 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 각각의 전극 스트립에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립은 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 센서 스트립이 개시된다.
이와 같은 본 발명은, 복수의 전극 스트립을 평행하게 배치함에 따라 감지 면적을 넓힐 수 있다는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 위상제어를 위한 회로 소자 없이도 간단하게 각각의 전극 스트립 사이에 위상 차이가 발생할 수 있도록 하며, 이러한 위상 차이로 인해 전극 스트립의 데드 포인트로 인한 감지 오류 문제를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 2 이상의 전극 스트립의 전계가 상호 중첩되도록 하여 물체 접근을 감지하는 거리가 증가하도록 하는 장점이 있다.
도 1은 종래의 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 제어회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 스트립의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 스트립부의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에 따른 센서 스트립부의 감지 상태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에서 각각의 전극 스트립 사이의 전계 중첩 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전극 스트립의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 스트립의 사시도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 제어회로 구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 스트립의 모식도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 스트립부의 모식도이다.
본 실시예의 물체 접근 감지 장치는, 감지 면적을 넓히기 위해 복수의 전극 스트립을 평행하게 배치한 구조를 갖는다.
본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 물체(500)의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점(a)으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)을 포함하는 센서 스트립부(110), 상기 센서 스트립부(110)의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부(100) 및 상기 센싱부(100)에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체(500)의 접근 여부를 판단하는 제어부(200)를 포함하여 이뤄진다.
일예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서 스트립부(110)에서, 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간(D)을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 전원 인가 지점(a)까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성된다.
상기 물체 감지 구간(D)은 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에서 물체 감지가 이뤄질 수 있는 구간을 나타내며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 물체 감지 구간(D)은 동일한 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, '물체'는 안전 목적(예, 충돌방지)으로 접근 감지가 필요한 사람 또는 사물이 될 수 있다.
상기 센서 스트립부(110)는, 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)이 각각 미리 설정된 횡방향 간격(d1, d2)을 유지한 상태로 배치되도록 하는 바디부(112)를 포함하여 이뤄진다.
상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 폭(w1, w2, w3)은 동일한 임피던스를 갖도록 각각 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은, 예를 들어, 띠 형상의 도전성 소재로 이뤄지며, 자세한 설명은 후술한다.
상기 미리 설정된 횡방향 간격(d1, d2)은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 의해 형성되는 전계가 상호 중첩될 수 있도록 하는 거리이며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 전원 인가 지점(a)까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 하는데 기여한다.
상기 횡방향 간격(d1, d2)은 각각의 전극 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 폭(w1, w2, w3)에 따라 간격이 적절히 조절될 수도 있다.
예를 들어, 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 폭(w1, w2, w3)이 모두 5cm인 평판 스트립 구조로 이뤄지고, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 간의 간격(d1, d2)이 각각 2cm, 3cm가 되도록 배치(형성)될 수 있다. 이러한 전극 스트립의 배치 및 후술하는 위상 차이에 의해, 폭이 20cm인 하나의 평판 스트립과 유사한 감지 면적을 제공하면서도 하나의 평판 스트립으로 구성된 경우에 비해 데드 포인트로 인한 감지 오류를 방지하는 효과를 얻을 수 있으며, 각각의 전극 스트립 사이의 전계 중첩으로 인한 증가된 물체 접근 감지 거리를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 간의 간격(d1, d2)이 서로 다른 값을 갖는 것으로 표현하였으나, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 간의 간격(d1, d2)이 서로 동일한 값을 가질 수도 있다.
상기 바디부(112)는 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 대향하여 설치되는 도체(예, 도체 스트립)와의 사이에 전계 형성이 가능하도록 하는 간격을 제공할 수 있으며, 상기 센서 스트립부(110)의 프레임 역할을 한다.
상기 바디부(112)는 유전체의 성질을 가지면서 소정의 강도와 탄성을 갖는 합성수지재 또는 합성고무재로 형성될 수 있다.
일예로, 상기 센서 스트립부(110)는, 상기 2 이상의 전극 스트립이 배치되어 형성된 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과, 상기 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격(c)을 유지하도록 배치되며 상기 2 이상의 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치되는 제2 전극 스트립(110')을 포함하여 이뤄진다.
예를 들어, 상기 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립(110')은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성되며, 상기 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과 제2 전극 스트립(110')이 이루는 전기장에 기초하여 정전용량 센싱을 위한 전기장이 형성된다.
상기 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 및 제2 전극 스트립(110')은 금속판 또는 금속 편조물과 같은 도전성 소재를 스트립과 유사한 판재 형태로 가공한 것으로 이해될 수 있다. 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c, 110')의 실제 구현 형상은 바람직하게는 판상으로 이뤄지지만, 정전용량 센싱을 하기 위한 전기장을 형성할 수 있는 구성과 크기, 위치를 갖는다면, 반드시 도시된 형태의 판상의 형상으로 형성될 필요는 없다.
본 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 위상 차이를 갖는 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 구성된다.
일예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 3 이상이 구비되며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 하나의 전원 인가 지점(a)으로부터 적어도 2 이상의 전극 스트립이 동시에 분기되되, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 시작 지점까지의 전극 스트립의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성된다.
예를 들어, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 시작 지점까지의 도면 부호 110a의 전극 스트립의 길이는 a-b1의 최단 거리, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 시작 지점까지의 도면 부호 110b의 전극 스트립의 길이는 a-b2의 최단 거리, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 시작 지점까지의 도면 부호 110c의 전극 스트립의 길이는 a-b3의 최단 거리를 의미하며, 각각의 길이가 상호 차이를 갖게 된다.
이때, 물체 감지 구간(D)의 어느 일 지점(b)에서는, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이로 인해, 후술하는 RF 발진기(152)에 의해 상기 센서 스트립부(110)에 인가되는 교류 전원에 대해 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 위상 차이를 갖게 된다.
상기 물체 감지 구간(D)은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)이 동일한 길이로 형성되므로, 상기 물체 감지 구간(D)의 타 지점(부호 미도시)에서도 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 동일한 위상 차이가 발생하게 되며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 위상 차이가 물체 감지 구간(D) 전체에서 발생된다.
상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b) 또는 타 지점(부호 미도시)은 상기 센서 스트립부(110)에서 물체의 접근을 감지하는 각각의 위치를 나타내며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 해당 위치에서 물체(500)의 감지가 이뤄질 수 있다.
즉, 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에서 어느 하나의 전극 스트립의 한 점과, 상기 어느 하나의 전극 스트립의 한 점에서 가장 가까운 위치의 또다른 전극 스트립의 한 점을 직선으로 연결하는 지점으로 이해될 수 있으며, 예를 들어, 상기 물체 감지 구간(D)에서 나란히 배치된 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 길이 방향에 수직인 방향으로 선형으로 형성되는 감지 지점으로 이해될 수 있다.
일예로, 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이는 하기의 수학식 1에 기초하여 얻어지는 최대 길이 차이보다 작게 이뤄진다.
[수학식 1]
Figure 112017120411304-pat00002
(dmax: 최대 길이 차이[m], c: 빛의 속도[m/s], f: 센서 스트립부(110)에 인가되는 전원 입력 주파수[Hz])
상기 전원 입력 주파수는 후술하는 RF 발진기(152)의 발진 주파수로 이해될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
예를 들어, 상기 센서 스트립부(110)에 인가되는 전원 입력 주파수가 1㎓인 경우, 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 최대 길이 차이 dmax는 빛의 속도(3×108 m/s)를 2×109 Hz로 나눈 0.15m(15cm)가 된다.
상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이를 15cm 이하로 구성하는 경우, 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 위상 차이는 한 파장 이내에서 형성되므로 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간에 한 파장을 지나 동일한 위상 값을 갖게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극 스트립의 길이가 불필요하게 길어지거나 복잡하게 구성되는 것을 방지하므로 센서 스트립부(110)의 크기(예, 면적)를 최소화하여 구성할 수 있다.
물체(500)가 상기 센서 스트립부(110)에 접근하게 되면, 상기 각각의 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)과 제2 전극 스트립(110')이 형성하는 정전용량값에 변화가 발생되며, 이러한 변화의 여부 또는 그 정도를 센싱부(100)에서 센싱하게 되며, 제어부(200)에서 물체(500)의 존재(접근) 여부를 감지하게 된다.
일예로, 상기 센싱부(100)는, 상기 센서 스트립부(110)에 연결되며, 상기 센서 스트립부(110)의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부(Phase Locked Loop portion)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(200)는, 상기 위상고정루프부에 연결되며, 상기 RF 발진기(152)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 상기 위상고정루프부가 제어하는 동안 상기 위상고정루프부로부터 수신하는 전기적 신호를 이용하여 물체(500)의 근접 여부를 판단하는 MCU(250; Micro Controller Unit)를 포함하여 이루어진다.
일예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극 스트립(110')은 접지 상태를 이루고 제1 전극 스트립(110a, 110b, 110c)이 RF 발진기(152)에 연결된 형태를 이룰 수 있다.
이때, 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이에 의해 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 위상 차이가 발생된 상태에서 물체(500)의 접근에 의해 정전용량값이 변화된다.
본 실시예에서는, 상기 센서 스트립부(110)의 정전용량에 변화가 발생되면 이에 대응하는 신호를 출력하는 RF 발진기(152)와 위상고정루프부로 이루어지는 정전용량 감지회로가 구성된다.
상기 정전용량 감지회로는 MCU(250)와 전기적으로 연결되고 위상고정루프부의 출력신호를 전달받아 물체(500)의 근접 여부를 판단한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에 따른 센서 스트립부의 감지 상태를 설명하기 위한 모식도이다. 설명 편의상 도 5에서는 2개의 전극 스트립만 예시한다.
상기 RF 발진기(152)는 센서 스트립부(110)에 연결되어, 발진 주파수에 따른 교류 전원 파형이 센서 스트립부(110)에 인가될 수 있도록 구성된다.
예를 들어, 상기 RF 발진기(152)에서 발진되는 주파수가 1㎓인 경우, 대략 2m 길이 이내로 형성되는 단일 전극 스트립으로 이뤄지는 센서 스트립부(110)에는 대략 15cm의 간격으로 데드 포인트가 나타나게 된다.
본 실시예에서는 상기 센서 스트립부(110)가 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)으로 이뤄지며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이에 따른 위상 차이가 발생하도록 구성된다.
예를 들어, 도 5의 (a)는 어느 하나의 전극 스트립의 데드 포인트의 위치를 예시하고, 도 5의 (b)는 상기 어느 하나의 전극 스트립과 길이 차이에 따른 위상 차이가 발생하는 또다른 하나의 전극 스트립의 데드 포인트의 위치를 예시한다.
본 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 간의 위상 차이로 인해 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 별로 서로 다른 위치에 데드 포인트가 형성됨에 따라 상기 물체 감지 구간(D)의 어느 일 지점(b)에서도 데드 포인트가 형성되지 않는 전극 스트립이 항상 존재하므로, 상기 센서 스트립부(110)에 형성된 물체 감지 구간(D)에서 물체의 접근 감지시 데드 포인트로 인한 특정 위치에서의 물체 감지 오류 문제가 발생하지 않게 된다.
일예로, 상기 RF 발진기(152)는 전압으로 주파수를 조정할 수 있는 VCO(Voltage Controlled Oscillator)가 바람직하나, 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 위상고정루프부는 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지시켜 주는 역할을 수행한다. 즉, 상기 위상고정루프부는 설정된 기준 발진 주파수와 센서 스트립부(110)의 정전용량값의 변화에 따른 발진 주파수와의 차이를 자동적으로 보정(補正)할 수 있도록 구성된 주파수 제어회로(制御回路)이다.
즉, 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기(152)가 설정된 기준 발진 주파수를 항상 유지하도록 조절하는 회로가 PLL이다.
상기 MCU(250)는 상기 위상고정루프부에 연결되어 상기 정전용량값의 변화에 따른 RF 발진기(152)의 발진 주파수 값의 변화에 근거하여 물체(500)의 근접 여부를 판단하게 되는데, 이를 위해 MCU(250)에는 RF 발진기(152)의 기준 발진 주파수 값이 미리 설정될 수 있다.
즉, 물체(500)의 근접에 따라 센서 스트립부(110)에서 정전용량값이 변화하는 경우에, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화하게 되고, 이에 따라 위상고정루프부에서는 RF 발진기(152)에 인가되는 전압을 제어하여 주파수의 변화를 상쇄하여 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지하게 된다. 본 실시예의 설명에 있어서, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하도록 설정된 전압을 '주파수 설정용 전압'으로 이해할 수 있으며, RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화할 때 이를 상쇄하기 위해 인가되는 전압을 '주파수 조정용 전압'으로 이해할 수 있다.
RF 발진기(152)의 발진 주파수 제어를 위한 주파수 조정용 전압값은 전기적 신호의 형태로 ADC(Analog-to-Digital Converter, 251)를 거쳐 MCU(250)로 전송되며, 입력된 전기적 신호값이 MCU(250)에 미리 설정된 전기적 신호 기준값의 허용범위를 초과하는 경우에는 물체(500)가 센서 스트립부(110)에 근접하였음을 판단하게 된다.
한편, 상기 MCU(250)는 제어 설정 입출력을 위한 입력부(162) 및 전원 공급을 위한 전원부(163)와 전송라인(253)을 통해 연결되며, 인터페이스(264)를 통해 액추에이터 모듈(170) 및 경보부(180)와 연결된다. 일예로, 인터페이스(264)는 공지의 RS232 방식의 인터페이스를 포함하여 액추에이터 모듈(170) 및 경보부(180)에 사용 가능한 다양한 인터페이스가 적용될 수 있다.
상기 MCU(250)는 위상고정루프부에서 출력되는 전기적 신호(예, 주파수 조정용 전압값)를 감지하여 물체(500)의 근접 여부를 판단하고 물체 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다.
또한, 상기 MCU(250)에 연결된 입력부(162)는 사용자가 조작신호나 리셋(reset) 신호 등을 입력하는 부분이며, 전원부(163)는 센서 스트립부(110), RF 발진기(152), 위상고정루프부 및 MCU(250)로 구동전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서 예를 들어 DC 5V의 직류전원을 제공한다.
본 실시예의 위상고정루프부에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 실시예의 위상고정루프부는, 일단이 RF 발진기(152)에 연결되는 가변용량 다이오드(141)와, 위상고정루프IC(142)와, 위상고정루프IC(142)와 가변용량 다이오드(141)를 연결하는 주파수 조정용 신호선(143)과, 주파수 검출용 커패시터(144)를 포함한다. 미설명 부호 147은 위상고정루프IC(142)에 레퍼런스 주파수를 제공하는 오실레이터이다. 본 실시예의 경우, 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하기 위한 주파수감지수단으로서 주파수 검출용 커패시터(144)가 사용된다. 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 위상고정루프IC(142)로 전달할 수 있다면, 상기 주파수감지수단은 예시된 주파수 검출용 커패시터(144) 이외에도 다른 공지의 요소가 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 가변용량 다이오드(141)는 인가되는 전압에 따라 정전용량이 가변하는 성질을 가지며, 일단이 주파수 조정용 신호선(143)에 연결되는 한편 타단은 접지된다.
물체(500)의 근접 없이 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하고 있는 상태에서는, 기준 발진 주파수에 대응하는 주파수설정용 전압이 설정값을 유지한다.
물체(500)의 근접에 의해 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 벗어나려고 하는 경우, 상기 가변용량 다이오드(141)에 주파수 조정용 전압을 인가하거나 인가 중인 주파수 조정용 전압을 적절하게 변경하여 기준 발진 주파수가 유지되도록 한다.
주파수 조정용 전압을 인가 또는 변경한다는 것은, 기준 발진 주파수를 발진시키기 위해 가변용량 다이오드(141)에 당초 인가되었던 주파수설정용 전압에 더해, 주파수 조정용 전압을 + 또는 - 의 조건으로 더욱 인가한다는 것으로 이해될 수 있다. 또 다른 관점에서 주파수설정용 전압을 대신하여 기준 발진 주파수를 적응적으로 유지하기 위한 주파수 조정용 전압을 인가한다는 관점으로 이해될 수도 있다.
RF 발진기(152)와 위상고정루프IC(142)는 가변용량 다이오드(141)에 대하여 병렬로 연결된다.
위상고정루프IC(142)는 상기 MCU(250)에 의해 제어되며, 주파수 검출용 커패시터(144)를 통해 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 지속적으로 감지하며, 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 주파수 조정용 신호선(143)을 통해 상기 가변용량 다이오드(141)에 주파수 조정용 전압을 공급하여 상기 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 상기 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어한다.
상기 제어에 있어서, 상기 위상고정루프부로부터 MCU(250)가 수신하는 전기적 신호는, 상기 위상고정루프IC(142)에서 상기 가변용량 다이오드(141)에 공급하기 위해 출력되는 주파수 조정용 전압이 이용된다.
바람직하게, 상기 주파수 조정용 신호선(143)에는 RF 발진기(152)에 대한 입력 전압에서 불필요한 신호를 필터링해주는 루프필터(145)가 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 예를 들어, 물체의 감지 실행 모드에서 위상고정루프부의 위상고정루프 IC(142)를 이용하여 RF 발진기(152)의 발진 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
즉, 물체(500)가 센서 스트립부(110) 주변에 위치하여 센서 스트립부(110)의 정전용량이 변화하면 RF 발진기(152)의 발진 주파수가 변화하기 때문에, 이때 위상고정루프IC(142)에서 가변용량 다이오드(141)에 인가하는 주파수 조정용 전압을 적절히 변화시킴으로써 발진 주파수를 일정하게 유지시킨다.
본 실시예에서는, MCU(250)가 위상고정루프부의 위상고정루프IC(142)의 구동을 제어하는 한편, 루프필터(145)에 연결되는 주파수 조정용 신호선(143)을 통해 주파수 조정용 전압의 변화를 감지한다. 그리고 MCU(250)가 감지된 전압값을 토대로 물체(500)의 근접 여부를 판단한다.
일예로, MCU(250)에 의해 물체(500)가 센서 스트립부(110)에 근접하는 것으로 판단되면, MCU(250)는 경보부(180)를 제어하여 물체 감지를 알리는 경보 신호를 생성한다.
상기 MCU(250)는 물체 감지 여부에 따라 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 액추에이터 모듈의 동작 여부를 제어할 수도 있다.
상기 MCU(250)는 주파수 조정용 전압의 변화를 기준신호로 기억하고, 물체(500)가 있는지 여부의 판단 등의 기능을 위한 소프트웨어를 탑재하거나 해당 알고리즘을 구현하는 하드웨어적 구성으로 구현될 수 있다. 또한, 제어 기능의 분담을 위해 2 이상의 MCU가 분산 처리를 실행할 수도 있다.
한편, 상기 정전용량값의 변화 감지는, 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 이뤄진다.
이때, 물체 감지 구간(D)의 어느 일 지점(b)에서는 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 위상 차이에 따라, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에서 발생되는 전계의 중첩이 발생된다.
상기 물체 감지 구간(D)은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)이 동일한 길이로 형성되므로, 상기 물체 감지 구간(D)의 타 지점(부호 미도시)에서도 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 위상 차이가 발생하게 되며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에서 발생되는 전계의 상호 중첩이 물체 감지 구간(D) 전체에서 이뤄지게 된다.
상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b) 또는 타 지점(부호 미도시)은 상기 센서 스트립부(110)에서 물체의 접근을 감지하는 각각의 위치를 나타내며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 해당 위치에서 물체(500)의 감지를 위한 전계 중첩 효과가 발생한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에서 각각의 전극 스트립 사이의 전계 중첩 모식도이다.
2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)이 상호 길이 차이를 갖도록 형성, 배치되고, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 미리 설정된 위상 차이가 발생되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 전계 중첩이 이뤄지고, 센서 스트립부(110)를 통해 물체(500)의 접근을 감지할 수 있는 감지 거리가 증가하게 된다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 발진 주파수의 주기에 따른 전계의 범위 변화를 간략하게 나타낸 것으로, 중첩된 전계의 최대 거리(범위)가 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 의한 각각의 전계의 거리(범위)에 비해 증가되었음을 알 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a)에서 좌측의 전극 스트립(110a)이 이루는 전계 a1이 가장 크고, 중간의 전극 스트립(110b)이 이루는 전계 b1, 우측의 전극 스트립(110c)이 이루는 전계 c1 순으로 크기가 작아지며, 이를 합성한 전계 a1+b1+c1은 각각의 전계를 포함하면서 중첩된 부분에서 더욱 증가된 전계를 보여준다.
이러한 전계의 크기의 차이는, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 인가되는 파형이 정현파인 경우, 동일한 파형에서도 위상 차이에 따라 진폭의 차이가 발생하는 것을 통해 이해될 수 있다.
도 6은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 의해 발생되는 전계의 중첩에 관한 이해를 돕기 위해 작성된 모식도로서, 각각의 전계의 표현이 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)에 의해 생성되는 전계의 형태를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 상호 길이 차이를 형성하기 위한 분기 위치가 서로 다르게 구성될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전극 스트립의 모식도이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 3 이상이 구비되며, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 하나의 전원 인가 지점(a)으로부터 순차적으로 분기되어 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 전원 인가 지점(a)까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성된다.
예를 들어, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)까지의 도면 부호 110a의 전극 스트립의 길이는 a-b1의 최단 거리, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)까지의 도면 부호 110b의 전극 스트립의 길이는 a-b2의 최단 거리, 상기 전원 인가 지점(a)으로부터 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)까지의 도면 부호 110c의 전극 스트립의 길이는 a-b3의 최단 거리를 의미하며, 각각의 길이가 상호 차이를 갖게 된다.
상기 각각의 실시예에 따른 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간의 길이 차이 구성은, 별도의 위상 변화를 위한 소자(예, 커패시터, 인덕터 등)를 사용하지 않고도 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 상호 간에 위상 차이가 발생하여 데드 포인트로 인한 감지 오류를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 위상 변화 소자를 사용하기 어려운 전원 입력 주파수가 수 ㎓ 이상의 고주파인 경우에도 데드 포인트로 인한 감지 오류를 방지하는 한편, 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)의 전계 중첩에 따른 감지 거리 확장이 가능하게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 스트립의 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서 스트립은, 물체(500)의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점(a)으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간(D)을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립(110a, 110b, 110c)은 상기 물체 감지 구간(D)의 일 지점(b)에서 상기 전원 인가 지점(a)까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성된다.
상기 센서 스트립은 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c, 110')이 유전체 내부에 종방향 간격(c)을 두고 배치되도록 구성되며, 전술한 실시예에 따른 센서 스트립부(110)와 유사한 형태로 이해될 수 있으므로, 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 센서 스트립은 물체(500)와 이동체(예, 차량의 이동식 발판) 사이에 상호 충돌을 방지하기 위한 안전시스템 등에 물체 접근 감지 장치의 구성요소로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 이동체의 이동 방향 측에 상기 센서 스트립이 설치되도록 구성되고, 상기 센서 스트립에 물체(500)가 근접한 것으로 제어부가 판단한 경우, 안전관리 신호를 생성하여 상기 물체(500)와 상기 이동체가 상호 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 센서 스트립에 구비된 각각의 전극 스트립(110a, 110b, 110c) 사이에 거리 차이에 따른 위상 차이가 발생하여 데드 포인트가 서로 겹치지 않고, 전계의 중첩으로 인해 물체의 감지 거리가 증가된다.
따라서, 물체(500)의 접근을 먼 거리에서 신속하고 정확하게 감지할 수 있으므로, 상기 이동체에 센서 스트립이 구비되어 이동체와 함께 이동하더라도 물체(500)와 이동체가 충돌하는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
100: 센싱부 110: 센서 스트립부
110a, 110b, 110c: 제1 전극 스트립 110': 제2 전극 스트립
200: 제어부 500: 물체

Claims (9)

  1. 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립은 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 센서 스트립부;
    상기 센서 스트립부의 정전용량값의 변화를 감지하는 센싱부; 및
    상기 센싱부에서 감지되는 정전용량값의 변화에 따른 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 제어부;를 포함하며,
    상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 각각의 전극 스트립 상호 간의 길이 차이로 인해, 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 각각의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖는 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 구성된 물체 접근 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 스트립은 3 이상이 구비되며,
    각각의 전극 스트립은 하나의 전원 인가 지점으로부터 순차적으로 분기되어 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 스트립은 3 이상이 구비되며,
    각각의 전극 스트립은 하나의 전원 인가 지점으로부터 적어도 2 이상의 전극 스트립이 동시에 분기되되, 상기 전원 인가 지점으로부터 상기 물체 감지 구간의 시작 지점까지의 전극 스트립의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 스트립 상호 간의 길이 차이는 하기의 수학식 1에 기초하여 얻어지는 최대 길이 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112017120411304-pat00003

    (dmax : 최대 길이 차이[m], c: 빛의 속도[m/s], f: 센서 스트립부에 인가되는 전원 입력 주파수[Hz])
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 스트립부는,
    상기 2 이상의 전극 스트립이 배치되어 형성된 제1 전극 스트립과, 상기 제1 전극 스트립과 상호 대향하는 상태로 미리 설정된 종방향 간격을 유지하도록 배치되며 상기 2 이상의 제1 전극 스트립을 모두 커버하는 대향 면적을 갖도록 설치되는 제2 전극 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극 스트립은 (+) 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 스트립은 접지 또는 (-) 전극을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 센서 스트립부에 연결되며, 상기 센서 스트립부의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와,
    상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 정전용량값의 변화에 따라 상기 RF 발진기의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우 상기 RF 발진기가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어하는 위상고정루프부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정전용량값의 변화 감지는 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 각각의 전극 스트립에 의해 발생되는 전계가 상호 중첩된 상태에서 이뤄지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
  9. 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하며, 하나의 전원 인가 지점으로부터 분기되는 2 이상의 전극 스트립을 포함하되, 상기 2 이상의 전극 스트립은 길이 방향을 따라 상호 평행하게 연장 배치된 물체 감지 구간을 형성하고, 상기 2 이상의 전극 스트립은 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 길이가 상호 차이를 갖도록 형성되며,
    상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 전원 인가 지점까지의 각각의 전극 스트립 상호 간의 길이 차이로 인해, 상기 물체 감지 구간의 일 지점에서 상기 각각의 전극 스트립 사이에 위상 차이를 갖는 상태에서 정전용량값의 변화를 감지하도록 구성된 센서 스트립.
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